“触摸”太阳奔向炽热之谜的探测器
作者: 王治钧 李春辉太阳,一个意义无比重大的天体,地球上绝大部分生物都在它的照耀之下生长。或许你会说,你和它之间已经很熟悉了,你知道它的温度、它的形状、它在天空中运动的轨迹、它的活动对我们身边事物的影响……拉瓦菲博士已经研究太阳很久了,但他依然认为,我们远远不够了解它。
人类所知的太阳
我相信每一个人小时候都曾着迷于天空中那些耀眼的天体,它们在我们心中埋下了好奇的种子。
这些星星大小不一、亮度也各不相同,每一个都承载着有关宇宙的秘密。如果我们将目前宇宙中已知的最大恒星拉进太阳系,它的周长会远远超出木星的轨道;已知的最小恒星则与土星相差不多。
在无数恒星中,照顾地球的则是太阳。目前,我们对太阳的认知已经被拓宽了许多。我们知道太阳的质量占太阳系总质量的99.8%以上,这些质量全部以等离子体的形式存在——它们就像一团发光的带电粒子;它的体积也令人难以置信,可以装下超过130万个地球。

太阳核心区域的压力极高,温度超过1500万摄氏度,极端压力迫使氢聚变成氦,同时释放出大量能量。这就是核聚变,如果我们能在地球上可持续地复制这一过程,得到的清洁能源几乎无限,可为整个地球供电。
暴烈的恒星
太阳让地球变暖,让生命获取养分,为我们提供能源,同时,它也是剧烈的、持续爆炸的、不可预测的。
1859年9月1日,人们经历了有记录以来最强烈的地磁风暴之一——机器闪着火花,电线被熔化,电报线路被扰乱、引发火灾,极光甚至蔓延到了低纬度地区。这就是卡灵顿事件,很有可能由一次剧烈的日冕(太阳大气的最外层,可延伸到几个太阳半径甚至更远处)物质抛射引发。
太阳表面足有6000摄氏度,可以熔化我们认知中的任何东西,但当我们谈论日冕的温度时,出现的词汇却是“数百万”,这与太阳磁场有关。当太阳磁场扭曲、弯曲、缠结时,会储存大量的能量,而耀斑和日冕物质抛射等剧烈爆发活动会释放这些能量,将它们转化为热量,同时,大量携带磁场的巨大等离子团会在几分钟至几小时内被抛射出去,当然,也会抵达地球。
当时的人类社会还没有现在这样完备的电力网络,也没有人造卫星和无线电,若这样剧烈的风暴发生在今天,受到影响的空间和时间可能会超乎我们想象。这是我们与太阳这颗恒星共生的现状,也是为什么我们需要了解太阳,了解它究竟如何做到这一切。
向太阳伸出双手
自人类迈入太空时代以来,便一直希望让航天器尽可能地接近太阳,但接近恒星非常困难,也极其危险。我们如何保护航天器不被熔化?当距离太远、无法控制它时,如何保障它能够自行面对各种问题?
2018年,帕克太阳探测器发射,它是有史以来第一个穿越日冕的航天器,每3个月就会接近一次太阳,并传回大量新数据。在它的帮助下,我们对太阳的了解正在以前所未有的速度更新。当然,有些数据我们现在并不能理解,但它们将为后代服务,成为了解太阳这一人类永恒使命的一部分。
是航天器 也是人类的“指尖”
帕克太阳探测器是一个小型航天器,可以被装在篮球架下面,约可承载半辆小型汽车的重量。


让探测器免于被焚烧的是一个约11.5厘米厚、2.3米宽的碳泡沫保护罩,它能够承受高达1370摄氏度的高温。保护罩会吸收大量热量,一个贯穿太阳能电池板的微型管道网络会提取这些热量,通过散热器排出——它使用的冷却系统内有一加仑(约3.785升)水。同时,保护罩顶部的特殊陶瓷涂层也会尽可能多地反射光线。
除此之外,它的速度也至关重要。帕克太阳探测器是史上速度最快的航天器,并不会悬停在固定的距离上,过去6年间,它一直在太阳和金星之间穿梭,逐步缩小轨道,以足够快的速度飞越太阳。
逐日
2024年12月24日前后,帕克太阳探测器计划近距离拜访太阳,达成人类历史上最接近恒星的距离——飞至距太阳表面约610万公里以内,面向太阳的一侧承受约1000摄氏度的高温,并以195千米/秒的速度飞越太阳。
这是一项重要且大胆的计划,对人类的重要性不言而喻。它究竟会发现什么?会传回哪些属于未知领域的数据?能够想象,它穿越与太阳相连的等离子体羽流时,就像冲浪者潜入汹涌的海浪。这是一代又一代科研人员所期盼的景象,是的,我们正等待着。

纵观太阳的活动史,我们发现它正陷入一场长达数十年的平静期。这会是一个真正的平静期的开端吗?它会持续多久?太阳辐射的速度会减慢吗?更重要的是,这将如何影响地球?我们并不知道。
想要回答这些关乎人类命运的问题,我们必须得到来自太阳的答案。这颗庞大的谜团决定着我们的过去、现在和未来,这是一场巨大的挑战,也是值得献身的冒险。

(责任编辑 / 牛一名 美术编辑 / 周游)